¿Pueden las microondas de alta potencia reducir el costo de lanzamiento de los cohetes espaciales? — Ciencia diaria

Los gobiernos de todo el mundo usan cohetes para lanzar satélites y personas en órbita. Actualmente, esto requiere una gran cantidad de combustible de alta energía, que es el 95% de la masa total del cohete. Debido a que el costo de lanzamiento de un cohete puede alcanzar los 10 mil millones de yenes, se dice que lanzar una carga útil de 1 gramo es lo mismo que comprar 1 gramo de oro. Minimizar el costo total del lanzamiento de cohetes maximizaría las cargas científicas y aumentaría la viabilidad de la exploración espacial.

En un estudio publicado en el Diario de naves espaciales y cohetes, investigadores de la Universidad de Tsukuba han ayudado a resolver importantes problemas de transmisión de energía inalámbrica y otros problemas de eficiencia que deben superarse para usar microondas de alta potencia para complementar, o casi reemplazar, el combustible químico para el lanzamiento de cohetes. Su estudio ayudará a los investigadores en esta línea de trabajo a enfocar adecuadamente sus esfuerzos.

Los investigadores comúnmente creen que un cohete requiere un megavatio de propulsión impulsada por haz, que es aproximadamente la potencia de salida de 10 automóviles, por kilogramo de carga útil para alcanzar una órbita mínima. Si la transmisión por microondas es suficientemente eficiente para aplicaciones del mundo real es una pregunta abierta.

Los haces de microondas se han transmitido utilizando una antena de tierra que es del mismo tamaño que una antena de cohete. “Sin embargo, las aplicaciones prácticas requerirán un gran transmisor terrestre y un pequeño receptor en el cohete, y por lo tanto una transmisión de enfoque variable”, explica el profesor asistente Kohei Shimamura, autor principal del estudio. “Queríamos no solo demostrar este enfoque, sino también cuantificar su eficiencia”.

En su estudio exhaustivo, los investigadores calcularon la eficiencia, a distancias cortas, de un generador de microondas en tierra (51%), fuente de alimentación inalámbrica que envía las microondas al sistema de propulsión de cohetes (14%), recibiendo la antena en el cohete ( 34%), y dispositivo de propulsión que utiliza la energía de microondas para calentar el propulsor de cohete (6%). “Los investigadores ahora pueden poner números sobre cuán eficiente es la transmisión de enfoque variable en la actualidad”, dice el profesor asociado Tsuyoshi Kariya, el otro autor principal del estudio.

La investigación futura deberá estudiar y mejorar la eficiencia a largas distancias. En palabras del profesor asociado Shimamura: “Este es un desafío difícil, pero un paso importante para avanzar en la tecnología de microondas para su uso práctico en el lanzamiento de cohetes”.

Los cohetes son tecnología esencial, pero su costo de lanzamiento es una gran desventaja para las misiones científicas. Con investigaciones futuras, las microondas de alta potencia pueden algún día ser un método de bajo costo de propulsión de cohetes.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por Universidad de Tsukuba. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

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